大气污染控制工程8-1硫氧化物的污染控制

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➢ 5 4 0 ~ 7 0 0 o C C a S H 2 O C O 2 C a C O 3 H 2 S
流化床燃烧脱硫的优缺点
❖ 优点: ❖ 1.清洁燃烧,脱硫率高,NOx排放少; ❖ 2.燃料适应性强; ❖ 3. 燃烧效率高,可达95%--99%; ❖ 4.负荷适应性好。 ❖ 缺点: ❖ 1. 对炉膛磨损严重; ❖ 2. 脱硫剂的存在增加了阻力、降低了燃烧室的温度。 ❖ 3. 脱硫产物的存在增加了后继除尘的负担。
(三)喷雾干燥法烟气脱硫
❖ 主要系统
(1)石灰浆制备系统 (2)脱硫系统 (3)除尘系统 ❖ 该工艺化学物理原理为:
❖ CaO+H2O→Ca(OH)2 ❖ SO2+H2O→H2SO3 ❖ Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+H2O ❖ CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) ❖ CaSO3(液)→CaSO3(固) ❖ CaSO4(液)→CaSO4(固)
百分比(%)
❖ 我国SO2排放的行业特点
60
50
40
30
20
10
0 电力
化工
水泥
食品
机械
造纸 石油加工 化纤
橡胶
塑料
行业
1995年我国各工业行业SO2排放占行业排放总量的百分比示意图
印刷业
Wulumuqi Lanzhou Yinchuan Xi'an
Zhengzhou Taiyuan Huhout Jinan ShiJZ Beijing Tianjing
(3)pH值过高,溶液中Ca(OH)2含量过高,易产生 Ca(OH)2沉淀,使石灰石粒子表面钝化。
❖ 其它影响因素包括:
❖ 液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓 度、吸收塔结构
对吸收塔的要求:
持液量大、气液相间相对速度高、气液接触面 积大、内部构件少、压降小。
常用的吸收塔有:
喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔
❖ 间接液化法: ❖ 首先将煤气化为H2、CO,然后通过催化反应将气态物
质转化为液态。 ❖ nCO+2nH2→CnH2n+nH2O
§2燃烧前脱硫
❖ 三、重油脱硫
➢ 在催化剂作用下通过高压加氢反应,使氢与硫作用形 成H2S从重油中分离
➢ 直接脱硫和间接脱硫
§3流化床燃烧脱硫
一、流化床燃烧技术概述 ➢ 气流速度介于临界速度和输送速度之间,煤粒保持流化状态 ➢ 流化床分类 ➢ 按流态:鼓泡流化床和循环流化床 ➢ 按运行压力:常压流化床和增压流化床
(二)改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
➢ 添加硫酸镁
目的:防止结垢,提高SO2去除率。 原理: H2SO3的消耗: H2SO3与Mg2+反应生成MgSO3
H2SO3与MgSO3反应生成Mg(HSO3)2 MgSO3的再生:
石灰石与Mg(HSO3)2反应生成MgSO3和 CaSO3
(二)改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
至2005年末,湿法烟气脱硫设备国产化率达95% 以上。
至2010年,湿法烟气脱硫设备国产化率达100% 。掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计,设备国产 化率达到95%以上。
§1硫循环与硫排放
§2燃烧前脱硫
❖ 一、煤炭的固态加工
❖ 煤炭分选 ❖ 依据:密度不同 ❖ 可使含硫量降低40%,灰份降低70%左右。 ❖ 型煤固硫:添加脱硫剂 ❖ 微生物方法:细菌脱硫 ❖ 磁力脱硫等
§3流化床燃烧脱硫
❖ 二、流化床脱硫的机理
➢ 脱硫剂:石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3•MgCO3) ➢ 炉内化学反应
C a C O 3 C a O C O 2 C a O S O 2 1 2 O 2 C a S O 4
§3流化床燃烧脱硫
三、流化床燃烧脱硫的影响因素
❖ 1.钙硫比 ➢ 脱硫率()可以用Ca/S(R)近似表达
➢ 双碱流程 目的:解决结垢问题和提高SO2的利用率 原理:先用可溶性碱性溶液作为吸收剂吸收SO2,再用 石灰石或石灰再生。
(三)喷雾干燥法烟气脱硫
脱硫过程
吸收剂制备 SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物 干废物由袋式或电除尘器捕集 固体废物处置
首次对燃煤二氧化硫控制作出规定
❖ 国家经贸委制定(1999) 《火电厂烟气脱硫关键技术 与设备国产化规划要点》
❖ 国产化目标分为四步:
至2001年,初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术, 湿法烟气脱硫设备国产化率达80%左右。
至2003末,具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫工 艺设计的能力,湿法烟气脱硫设备国产化率达 90%以上。
二、煤炭的转化
❖ 煤的气化
采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂,制得煤气 C+H2O=CO+H2 反应所需的能量由碳的燃烧提供 C+O2=CO2 使用空气 :低热值煤气 使用氧气 :中低热值煤气 将中热值煤气中的CO和H2合成甲烷 :高热值煤气 CO+3H2=CH4+H2O
➢ 煤的液化 液态烃燃料或液体化工原料 直接液化 煤粉在高温条件下催化加氢,同时脱去硫、氮、 氧等,生成液态烃类燃料
§4高浓度SO2尾气的回收和净化
§5低浓度SO2烟气脱硫
❖ 一、烟气脱硫概述 ❖ 15%过剩空气条件下,燃用含硫量1%~4%的煤,烟
气中SO2浓度为0.11%~0.35%; ❖ 燃用含硫量1%~4%的燃料油,烟气中SO2浓度为0.12
%~0.31%
中国城市的大气污染的特征
❖ 煤烟型大气污染 ❖ 中国的动力煤资源全硫的加权平均含量为1.15% ❖ 含硫量小于0.5%的超低硫煤 占39.35% ❖ 0.5~1.0% 的低硫煤 占16.46% ❖ 1.0~1.5%的中低硫煤 占16.68% ❖ 1.5~2.0% 的中硫煤 占9.49% ❖ 2.0~3.0% 的中高硫煤 占7.85% ❖ 3.0~5.0% 的高硫煤和大于5.0%的特高硫煤占
7.05%
❖ 分类
➢ 根据对脱硫生成物是否应用:
➢ 抛弃法
➢ 优点:处理成本低(美国、德国)
➢ 缺点:浪费硫资

二次污染

占用处置场
❖ 再生法(回收法)
❖ 优点:综合利用硫资源

避免二次污染

减少处置场地
❖ 缺点:脱硫费用高

投资费用高
➢ 脱硫产物状态:湿法和干法 ➢ 干法 ➢ 使用固体吸收剂或吸附剂吸附,或催化转化。 ➢ 优点:无废水、废酸 ➢ 缺点:效率低、设备庞大、操作要求高
Hefei Nanjing Fuzhou Hangzhou Shanghai
§1硫循环与硫排放
❖ 我国南方城市SO2污染现状
250 200 150 100 50
WHO Standard 0
g/m3
§1硫循环与硫排放
❖ 20世纪90年代末我国酸雨区域分布
❖ 我国政府制定的政策和法规
❖ 1990年12月,国务院环委会决定采取控制措施 ❖ 1991年10月29日《燃煤电厂大气污染物排放标准》 ❖ 1995年8月29日《中华人民共和国污染防治法》修正案,
第8章 硫氧化物的污染控制
❖ 教学内容: ❖ §1硫循环及硫排放 ❖ §2燃烧前脱硫 ❖ §3流化床燃烧脱硫 ❖ §4高浓度SO2尾气的回收和净化 ❖ §5低浓度SO2烟气脱硫
中国城市的大气污染的特征
❖ 煤烟型大气污染
中国城市的大气污染的特征
❖ 煤烟型大气污染 ❖ 中国的动力煤资源全硫的加权平均含量为1.15% ❖ 含硫量小于0.5%的超低硫煤 占39.35% ❖ 0.5~1.0% 的低硫煤 占16.46% ❖ 1.0~1.5%的中低硫煤 占16.68% ❖ 1.5~2.0% 的中硫煤 占9.49% ❖ 2.0~3.0% 的中高硫煤 占7.85% ❖ 3.0~5.0% 的高硫煤和大于5.0%的特高硫煤占
❖ 在“七五”期间仅两广、四川、贵州四省因酸雨造成 的直接和间接经济损失每年160亿元。
§1硫循环与硫排放
排放量/104t
❖ 我国SO2排放的年际变化
2400
2000
1600
1200
800
400
0 1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
年份
1985-2002年SO2排放量变化趋势图
§4高浓度SO2尾气的回收和净化
➢ 冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业,SO2浓度通常2%~40% ➢ 化学反应式
S O 2 1 2 O 2 S O 3 S O 3 H 2 O H 2 S O 4
➢ 反应1为放热反应,温度低时转化率高 ➢ 工业上一般采用多层催化床层
§4高浓度SO2尾气的回收和净化
❖ 该工艺的特点 工艺简单 经济性较好 运行维护工作量小 废渣既可抛弃,也可作为商品石膏回收 是世界上应用最多的一种烟气脱硫技术。
❖ 关注的问题
设备腐蚀 结垢和堵塞 除雾器阻塞 脱硫剂的利用率 液固分离 固体废物的处理处置
(二)改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
➢ 加入己二酸的石灰石法 目的:加速传质 原理:在洗涤贮液罐中,形成己二酸钙 在吸收器内,己二酸钙与H2SO3反应生成 CaSO3,同时己二酸得以再生。
Shenyang Changchun
Harbin
WHO Standard
❖ 我国北方城市SO2污染现状
250 200 150 100
50 0
g/m3
§1硫循环与硫排放
Chengdu Kunming Chongqing Guiyang Nanning Changsha
Wuhan Guangzhቤተ መጻሕፍቲ ባይዱu Nanchang
省份
1995年我国各省SO2排放情况
90 75 60 45 30 15
0
省份
1995年我国各省SO2排放强度情况
排放强度/t·km -2
上海 天津 北京 山东 江苏 山西 重庆 河南 河北 贵州 辽宁 浙江 广东 安徽 陕西 广西 湖南 宁夏 江西 湖北 四川 福建 吉林 云南 海南 甘肃 黑龙江 内蒙 新疆 青海 西藏
三、流化床燃烧脱硫的影响因素
脱硫率
❖ 2.煅烧温度 ➢ 温度低时,孔隙量少、孔径小 ➢ 温度过高,CaCO3的烧结作用变得严重
三、流化床燃烧脱硫的影响因素
脱硫率 脱硫率
三、流化床燃烧脱硫的影响因素
❖ 3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构
➢ 颗粒过小发生扬析 ➢ 孔径大小应适当
❖ 4.脱硫剂的种类
7.05%
❖ 每年(3~4)%的速度增长 ❖ 有55%的城市二氧化硫超过标准
❖ 二氧化硫的排放会导致严重的环境问题: ❖ (1) 酸雨 ❖ (2) 二氧化硫对人体健康有极大的危害。 ❖ (3) SO2 会给植物带来严重的危害。
❖ 城市燃用1 吨煤所产生的二氧化硫和酸雨造成的经济 损失达(50~70) 元。
➢ 白云石 ➢ 优点:孔径分布和低温煅烧性能好 ➢ 缺点:易发生爆裂扬析,用量大 ➢ 石灰石 ➢ 常压下常用
四、脱硫剂的再生
❖ 不同温度下的再生反应
➢ 1100oC以上(一级再生法) CaSO4 CO CaOCO2 SO2 CaSO4 H2 CaOH2OSO2
➢870~ 930oC( 二 级 再 生 法 ) C aSO 44C O C aS4C O 2 C aSO 44H 2 C aS4H 2O
二、主要烟气脱硫工艺
❖ (一)石灰石/石灰法洗涤
(一)石灰石/石灰法洗涤(续)
(一)石灰石/石灰法洗涤(续)
❖ 石灰石系统中,Ca2+的产生与H+的浓度和CaCO3的存 在有关。
❖ 石灰系统中,Ca2+的产生仅与CaO2的存在有关。
影响因素:
pH:
(1)pH值过低,SO2无法溶解; (2)pH值过高,CaSO3的溶解度很低,使石灰石粒子表面 钝化;
❖ 湿法 ❖ 采用液体吸收剂吸收SO2。 ❖ 优点:设备较简单,操作容易,效率高,吸收剂利用率高, ❖ 缺点:烟气温度较低(不利于烟囱排烟)
基建投资大 (约占电厂投资的11~18%) 运行费用高(约占电厂总运行费用的8~18%)
二、主要烟气脱硫工艺
❖ 石灰石/石灰法洗涤烟气脱硫 ❖ 改进的石灰石/石灰法烟气脱硫 ❖ 喷雾干燥法烟气脱硫 ❖ 氧化镁法烟气脱硫 ❖ 海水烟气脱硫 ❖ 氨法烟气脱硫 ❖ 干法烟气脱硫
❖ 我国SO2排放的地区分布
250 200 150 100
50 0
排放量/104t
山东 河北 山西 河南 贵州 江苏 四川 辽宁 广西 陕西 广东 湖南 重庆 内蒙 湖北 江西 浙江 上海 安徽 云南 甘肃 北京 新疆 天津 福建 黑龙江 吉林 宁夏 青海 海南 西藏
全省 控制区
§1硫循环与硫排放
§1硫循环与硫排放
❖ 影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素:
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